專利名稱：一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝。
背景技術(shù)：
NiCr是一種具有廣泛應(yīng)用的合金材料。高電阻率，低溫度系數(shù)電阻(TCR)及較高的應(yīng)變系數(shù)(GF)使得NiCr薄膜可應(yīng)用于傳統(tǒng)的電阻材料和壓阻材料。同時(shí)，由于NiCr合金材料具有穩(wěn)定性良好、不易氧化、熱學(xué)性能好以及與下層基質(zhì)附著性較好等優(yōu)點(diǎn)，在微電子器件中常選擇NiCr薄膜為金屬布線。此外，NiCr薄膜還被用作紅外與太赫茲波段傳感與探測器件的反射層與吸收層。在這些應(yīng)用中，NiCr薄膜的圖形化至關(guān)重要。但由于N1、Cr金屬都是抗腐蝕的惰性元素，因此對NiCr合金的圖形化工藝一直是半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)的難點(diǎn)。目前，濕法刻蝕是較常用的刻蝕NiCr合金薄膜的方法(K.R.Williams, K.Gupta, and M.Wasilikj Etch Rates for Micromachining Processing—Part II，JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS, 2003，12(6)，p 761-778)，但濕法刻蝕的圖形轉(zhuǎn)移精度較低，難以完成3 μ m以下圖形的轉(zhuǎn)移。由Cl2和O2組成的混合氣體可以用于 Cr 的刻蝕，生成揮發(fā)性的 CrOxCly, (C.Constantine, D.J.Johnson, R.J.WestermanjT.Coleman, Τ.Faurej and L.Dubuque, Plasma Etching of Cr Photomasks:Optimization of Process Conditions and CD Control, Proc.SPIEj 1998， 3236， p94-103)。但關(guān)于干法刻蝕NiCr的文獻(xiàn)報(bào)道或?qū)＠^少。氟基氣體(如0 4、0^3、3 6等)在非常高的能量下也僅能提供0.5^3nm/min的NiCr刻蝕速率。相反，光刻膠的速率很高(R.Boucher，W.Morgenrothj H.Rothj H.-G.Meyer, C.Ligudaj and M.Eichj Etchingof submicron holes in SiO2, Ta2O5, and Nb2O5.J.Vac.Sc1.Technol.B，2004，22，P 519)，因此難以完成具有一定 厚度的精細(xì)NiCr圖形的轉(zhuǎn)移。2007公開的美國專利(Τ.T.Phan, D.Tsai, Method to produce thin film resistor using dry etch.US Patent7，214，550, 2007)報(bào)道采用BCl3Xl2和Ar可以進(jìn)行NiCr的刻蝕，但需要采用硬掩膜進(jìn)行保護(hù)，如TiW等。較低的光刻膠刻蝕速率可以通過Ar氣體的離子束刻蝕獲得(B.Wu，and
D.Chan, Cr photomask etch.Journal of Micro/Nanolithography, MEMS, and MOEMS,2003，2(3)，p 200-209)，但這種工藝存在再沉積現(xiàn)象，且由于對下層材料的選擇比較差，無法進(jìn)行足夠的過刻蝕。J.Ritter等對NiCr刻蝕的研究和報(bào)道中依然是基于Cr和NiFe的刻蝕方法(J.Ritter, R.Boucher, ff.Morgenroth, and H.G.Meyer, NiCr etchingin a reactive gas, J.Vac.Sc1.Technol.A, 2007, 25(3)，p 468-473),米用的刻蝕氣體為Ar/Cl2或Ar/Cl2/02，研究了氣體組分及刻蝕參數(shù)的影響，對工藝進(jìn)行了優(yōu)化。但是將六氟化硫(SF6)加入氯基氣體中進(jìn)行NiCr薄膜的反應(yīng)離子刻蝕研究則尚未見報(bào)道，也沒有相關(guān)發(fā)明專利的申請。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是:如何提供一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，該工藝解決了在基于NiCr薄膜的器件制備過程中NiCr薄膜的圖形化問題。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，包括以下步驟:
3)在帶有氮化硅或氧化硅襯底的硅片上濺射沉積NiCr薄膜；
D光刻，形成所需要的掩膜圖形；
3)將步驟3)所得的硅片放入刻蝕設(shè)備，用氯基氣體與六氟化硫的混合氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕；
3)將步驟3)所得的硅片進(jìn)行干法去膠，去除殘余光刻膠。按照本發(fā)明所提供的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，氯基氣體為氯化硼、氯氣或它們的混合氣體。氯基氣體總流量為3(Tl20sccm。按照本發(fā)明所提供的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，在氯基氣體中加入少量六氟化硫，提高刻蝕均勻性。同時(shí)，利用六氟化硫與光刻膠的相互反應(yīng)及其對等離子體能量的吸收和調(diào)節(jié)，將光刻膠的刻蝕速率降低5 10倍，獲得高刻蝕選擇比。六氟化硫氣體流量為2 lOsccm。按照本發(fā)明所提供的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，主刻蝕時(shí)間由終點(diǎn)檢測信號控制，過刻蝕時(shí)間為主刻蝕時(shí)間的10°/Γ50%，刻蝕的射頻功率為30(T900W，氣體壓強(qiáng)為 10 80mtorr。按照本發(fā)明所提供的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，刻蝕設(shè)備為反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備。 按照本發(fā)明所提供的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，采用氧等離子體進(jìn)行干法去膠。我們在研究中發(fā)現(xiàn)，刻蝕時(shí)在氯基氣體中引入少量六氟化硫，可以提高刻蝕均勻性。同時(shí)，利用六氟化硫與光刻膠的相互作用及其對等離子體能量的吸收和調(diào)節(jié)，可將光刻膠的刻蝕速率降低5 10倍，因而獲得刻蝕選擇比> I (NiCr:光刻膠)的干法刻蝕工藝。本發(fā)明的有益效果:采用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)刻蝕NiCr薄膜，刻蝕后各向異性好O 88。)，橫向鉆蝕小，對光刻膠的選擇比較高O I);與濕法刻蝕和采用濺射的物理刻蝕方法相比，反應(yīng)離子刻蝕后殘留少，因此減少了對器件的二次污染；同時(shí)反應(yīng)離子刻蝕對襯底電路的損傷較小，有利于器件的制備。本發(fā)明工藝簡單、容易操作、穩(wěn)定性和重復(fù)性較好、可實(shí)現(xiàn)NiCr薄膜的高精度圖形化，適合用于大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1中a f為本發(fā)明的NiCr薄膜干法刻蝕工藝的工藝流程；
圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中刻蝕NiCr薄膜后的顯微圖片；
其中，1、襯底，2、介質(zhì)薄膜，3、NiCr薄膜，4、光刻膠掩膜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
本發(fā)明提供一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，工藝流程如圖1所示，包括:準(zhǔn)備襯底1，并清洗表面，如圖l_a所示；制備介質(zhì)薄膜2，如圖Ι-b所示；派射沉積NiCr薄膜3，如圖l_c所示；光刻，形成所需要的掩膜圖形4，如圖Ι-d所示；將硅片放入刻蝕設(shè)備，用氯基氣體與六氟化硫的混合氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕，如圖l_e所示；干法去膠，去除殘余光刻膠，如圖ι-f所示。用于反應(yīng)離子刻蝕的氯基氣體為氯化硼、氯氣或它們的混合氣體。氯基氣體總流量為3(Tl20SCCm。刻蝕時(shí)，在氯基氣體中加入少量六氟化硫，提高刻蝕均勻性。同時(shí)，利用六氟化硫與光刻膠的相互反應(yīng)及其對等離子體能量的吸收和調(diào)節(jié)，將光刻膠的刻蝕速率降低5 10倍，獲得高刻蝕選擇比。六氟化硫氣體流量為2 lOsccm。主刻蝕時(shí)間由終點(diǎn)檢測信號控制，過刻蝕時(shí)間為主刻蝕時(shí)間的10°/Γ50%，刻蝕的射頻功率為30(T900W，氣體壓強(qiáng)為l(T80mtorr?？涛g設(shè)備為反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備?？涛g完成后，采用氧等離子體進(jìn)行干法去膠。以下通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
實(shí)施例1
一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，所用刻蝕設(shè)備為P5000反應(yīng)離子刻蝕機(jī)。具體工藝流程如下:
D在帶有氮化娃襯底的娃片上采用磁控派射法制備NiCr薄膜(N1: Cr=80:20), NiCr薄膜厚度約為100 nm。光刻形 成掩膜圖形，光刻膠為AZ MIR-703，最小線條寬度為Iym; 2)將硅片放入P5000反應(yīng)離子刻蝕機(jī)進(jìn)行刻蝕。主要工藝參數(shù)如下表所示:
權(quán)利要求
1.一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，包括以下步驟: 3)在帶有氮化硅或氧化硅襯底的硅片上濺射沉積NiCr薄膜； D光刻，形成所需要的掩膜圖形； 3)將步驟3)所得的硅片放入刻蝕設(shè)備，用氯基氣體與六氟化硫的混合氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕； 3)將步驟3)所得的硅片進(jìn)行干法去膠，去除殘余光刻膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，氯基氣體為氯化硼、氯氣或它們的混合氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，所述氯基氣體總流量為3(Tl20sccm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，所述六氟化硫氣體流量為2 lOsccm。
5.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，主刻蝕時(shí)間由終點(diǎn)檢測信號控制，過刻蝕時(shí)間為主刻蝕時(shí)間的10°/Γ50%，刻蝕的射頻功率為30(T900W，氣體壓強(qiáng)為 10 80mtorr。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，步驟3)中所述的刻蝕設(shè)備為反應(yīng)離子刻蝕設(shè)備。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，其特征在于，在步驟3)中，采用氧等離子體進(jìn)行干法去膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種NiCr薄膜的干法刻蝕工藝，包括以下步驟在帶有氮化硅或氧化硅襯底的硅片上濺射沉積NiCr薄膜；光刻，形成所需要的圖形；將步驟所得的硅片放入刻蝕設(shè)備，用氯基氣體與六氟化硫的混合氣體進(jìn)行反應(yīng)離子刻蝕；將步驟所得的硅片進(jìn)行干法去膠，去除殘余光刻膠。刻蝕時(shí)在氯基氣體中引入少量六氟化硫，提高刻蝕均勻性。同時(shí)，利用六氟化硫與光刻膠的相互作用及其對等離子體能量的吸收和調(diào)節(jié)，可將光刻膠的刻蝕速率降低5~10倍，獲得刻蝕選擇比≥1的干法刻蝕工藝。本發(fā)明解決了NiCr薄膜難以采用光刻膠作為掩膜進(jìn)行干法圖形化的問題，且工藝簡單，容易操作，重復(fù)性好，適合用于大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號H01L21/3213GK103107085SQ20131003786
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者茍君, 蔣亞東, 王軍, 吳志明, 黎威志 申請人:電子科技大學(xué)